一文读懂什么是ZK-Rollup?

区块链技术为个人和企业进行交易创造了新的信任基础，然而，从第一天起就面临一个基本问题 — 交易率低。比特币只支持每秒7次交易（TPS），而以太坊支持15次TPS。在如此低的TPS下，很难支持大规模的应用。这实质上创造了一个瓶颈，当有大量交易时，网络会被堵塞，导致交易费暴涨。

每个人都在争取让自己的交易先得到验证。有些人为了让自己的交易在区块链上先执行，愿意支付更高的交易费。然而，高额的交易费使区块链的目的落空，区块链的目的是为世界上的每个人提供前所未有的服务。

多年来，提高区块链的交易率一直是一个重要的研究领域

主要有两种扩展方式：

Layer1扩容直接增加了区块链上的交易处理能力，也称为链上扩容。常见的技术方案有 Sharding 和 DAG。

Layer2 扩展将工作负载从链上转移到链下，例如 Plasma、支付通道和 Rollup。

区块链经常被迫做出权衡，以阻止它们实现可扩展、去中心化和安全，这被称为区块链三难困境。从本质上讲，很难创建一个不依赖于中央控制点但安全且可以处理越来越多的交易的区块链系统。

这听起来可能令人失望，但区块链系统并不应该解决所有问题，区块链（Layer1）应该做的是以最高效率达成共识并以最低成本建立信任。然后通过智能合约进行仲裁，并转移到 Layer2 以追求最终的性能。它可能只能达成部分共识，但可以满足各种业务场景的需求。

因此，Layer2 扩展可能会解决可扩展性问题。 Plasma 于 2017 年推出，其主要问题是用户需要大部分时间在线并下载大量数据。 Plasma 和支付渠道的另一个主要缺点是没有开放参与的智能合约支持。因此，Rollups 已获得关注和普及。

什么是Rollup？

Rollup 是一种解决方案，它使用主链上的一个智能合约与侧链或链下交互。交易在主链外执行，但处理交易数据并将其发布在 Layer1 上。 Rollup 继承了主链的安全和共识方面，并专注于执行交易性能。 Rollups 有两种广泛的形式：Optimistic Rollups 和 ZK-Rollups。

Optimistic Rollups 不执行任何操作，它们与主链同时运行。交易执行后，数据被发布回主链并假设它是正确的，因此得名为optimistic。

Optimistic Rollups 的主要问题是时间。必须有足够的时间发送欺诈证明并验证该批次中没有欺诈交易，才能在主链上验证交易。所以，假设你在 Optimistic Rollup 链中提交了一个代币交换的交易，你将不得不等待该批次通过争议解决系统，如果涉及欺诈交易，它是一个待处理的交易，然后才能进行交易得到验证。此过程可能需要几天甚至几周的时间，这意味着您可能需要等待很长时间才能执行交易。因此，一种更复杂的 Rollup 技术应运而生，称为 ZK-Rollups。

什么是 ZK-Rollup？

简单地说，ZK-Rollup 利用零知识证明来执行链下计算和存储，然后将批次发送到 Layer1，在那里它们会立即被验证或拒绝。资金由主链上的智能合约持有。

零知识证明是一种方法，一方（证明方）可以证明某事对另一方（验证方）是真实的。除此具体陈述属实外，未披露任何其他信息。 ZK-Rollup 无需泄露即可证明加密数据，同时进一步减少发送到主链的数据量。它允许即时验证或拒绝交易，并通过捆绑数百个传输并整合到单个事务中来提高可扩展性。智能合约将持有所有资金并验证单笔交易中持有的所有转账。

ZK-Rollup 在解决 Optimistic Rollups 的交易时间问题的同时降低了交易费用，并且该技术被设计成任何一方都不可能提交欺诈或恶意交易。

以太坊的联合创始人 Vitalik Buterin 长期以来一直在讨论 Layer2 Rollups 如何成为以太坊可扩展性解决方案的关键组成部分。Optimism 和 Arbitrum 等 Optimistic Rollup 可以将链下交易聚合在一起，并将加密证明上传到底层链进行验证，从而提高交易速度并降低 gas 费用，但缺点是 Optimistic Rollups 上的资金需要等待 7 天才能提现。

另一方面，ZK-Rollups 也可以实现低成本，但在交易处理方面效率更高。目前在 ZK-Rollups 上工作的项目是 StarkNet、Loopring 和 zkSync。然而，ZK-Rollup 的挑战在于它与以太坊虚拟机（EVM）及其智能合约不兼容，与 EVM 不兼容意味着以太坊上的现有应用程序将无法轻松与 Rollup 链交互。 Vitalik 认为 ZK-Rollups 仍然需要多年的改进才能成熟。 Optimistic Rollups 可能是一个很好的临时解决方案，但 ZK-Rollups 是实现低成本和高 TPS 的最优选择。

| Website | GitHub | Twitter | Facebook | Reddit | Kakao | Mail | Discord